第八章 调节器调节规律及其对过程影响
第一节 自动调节器典型调节规律及调节过程分析
调节器的基本调节规律是模拟运行人员的基本操作，是运行人员调节动作精华的总结。选择合适的调节器动作规律是热工自动人员的职责范畴，但运行人员如果能理解各种动作的调节过程，就能够使用好相应的自动调节系统。
自动调节的目的是要及时准确地进行调节，前面我们已经讲到基本环节由比例、积分、惯性、微分、迟延组成。因为惯性、迟延环节不符合及时准确的要求，所以我们可考虑的就只有比例、积分、微分这三种特性了（积分、微分调节规律一般不能单独使用）。自动调节器的典型动作规律按照环节特性可分为比例（P ）、比例积分（PI ）、比例微分（PD ）、比例积分微分（PID ）。
一、典型调节规律 1. 比例（P ）调节规律
比例调节作用简称为P 作用，是所有调节器必不可少的一种典型调节作用。P 作用实质上就是典型环节中的比例作用。不过这个环节一般用电子元件构成的电路来实现，其输入输出都是电信号。
比例环节的传递函数P K W =，P K 称为比例环节的比例放大系数；而在比例（P ）调节作用中，传递函数习惯上表示成δ
1
=P W ， （8-1）
式中 P
K 1
=
δ——调节器的比例带（比例度），δ越大，比例作用越弱。 下面以如图8-1所示的采用浮子式比例调节器的水位调节系统为例，说明比例调节器的调节规律。该系统的被调对象是有自平衡能力的单容水箱；浮子起到检测器的作用，用于感受水位的变化；比例调节器就是杠杆本身，杠杆以O 点为支点可以顺时针或逆时针转动。给定值的大小与给定值连杆的长短有关；选择流入侧阀门作为调节阀，由调节器来控制它的开度变化。当某种扰动使水位升高时（说明此时流入量1q ＞流出量2q ），浮子随之升高，通过杠杆作用使阀门芯下移，关小调节阀，流入量1q 减小直至等于流出量
2q 。反之，当某种扰动使水位降低时（说明此时流入量1q ＜流出量2q ，浮子随之降低，通过杠杆作用使阀门芯上移，开大调节阀，流入量1q 加大直至等于流出量2q 。这样，就可以自动地把水位H 维持在某个
高度附近，完成水位的自动调节。↓↑?μh ，↑↓?μh ，动作方向始终正确，朝着减小被调量波动的方向努力。比例调节器的动画演示见光盘第八章目录下”比例调节器流出侧扰动(阶跃减少)”和“比例调节
图示中连杆长度为L ，水位如图8-1所示。假设在目前调节阀门开度μ下流入流出正好平衡，水位稳定不变。此时，将给定值连杆变短后重新装入，由于连杆变短，水位还是原数值没有变化，所以调节器杠杆右侧下降左端升高，调节阀门开度阶跃开大，使流入量1q 阶跃增加，21q q >，进而引起水位H 上升，水位上升的同时，调节杠杆右侧又不断回升，杠杆左端下移，调节阀开度不断关小，使1q 减小，当21q q =时，水位处于新的平衡状态。这个新的水位高于原来的水位，所以给定值连杆长度变短相当于给定值的增
加，给定值连杆的长度就代表给定数值的大小。
自动调节系统主体是由被调对象（单容水箱）、调节机构（流入侧阀门）、检测器（浮子）、调节器（杠杆）、执行器（阀门杆）组成，方框图如图8-2所示。
图8-2 比例调节系统方框图
图中
m
K代表检测器（浮子）传递函数，此系统
m
K＝1；（为了分析方便，对调节系统进行简化，假
设检测器和执行器的传递函数都等于1（实际系统虽然不等于1但等于常数），故图8-2上省略执行器）；
1
μ
K
反映流入侧阀门开度和流量之间的关系；
δ
1
为调节器传函，此系统
b
a
=
δ
1
；
As
1
反映水箱这一环节净流量
与水位的关系；
2
R代表水箱流出侧阀门阻力；λ代表流出侧阀门开度扰动；
2
μ
K反映流出侧阀门开度与流量之间的关系。
选择给定值G为输入，水位H为输出，传递函数可化简为
1
)1
(
1
)1
(
2
1
2
2
1
2
1
2
1
2
2
1
2
2
1
2
2
1
+
+
+
=
+
+
=
+
+
+
=
s
R
K
AR
R
K
R
K
R
K
s
AR
R
K
s
AR
R
K
s
AR
R
K
W
μ
μ
μ
μ
μ
μ
μ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
（8-2）
是一个一阶惯性环节，稳态放大系数
2
1
2
1
R
K
R
K
K
μ
μ
δ+
=（8-3）
当给定值扰动为幅值为
x的阶跃扰动时，输出水位的稳态值为
2
1
2
1
)
(x
R
K
R
K
h
μ
μ
δ+
=
∞（8-4）
δ
δ
δ
δμ
μ
μ
μ
2
1
2
1
2
1
2
1
1
1
)
(
)
(
)
(
R
K
x
R
K
x
x
R
K
R
K
x
h
G
e
+
=
+
=
+
-
=
∞
-
=
∞
（8-5）可以看出，静态偏差与δ成正比。
如图8-2所示系统，给定值单位阶跃扰动仿真曲线如图8-3所示，从图中可知，随着δ↑，静态偏差)
(∞
e
也相应↑，但响应曲线始终体现为一阶惯性环节特性，为非周期响应，系统始终很稳定。Matlab文件见光盘第八章目录下“BiLiXT01.mdl”。
10
;1
,1
2
1
=
=
=A
R
K
μ
图8-3 给定值单位阶跃响应
给定值G不变，流出侧阶跃扰动时，H的仿真曲线如图8-4所示，从曲线上可以看出，流出侧阀门开大时（λ↑），水位H↓，且随着δ↑，静差e(∞)↑，响应曲线为非周期响应。Matlab文件见光盘第八章目录下“BiLiXT02.mdl”。
8-5所示，
测量变送器
q1＋
－
G＋执行器
We
调节器
Wc
E调节机构
μ
Wμ
y
干扰通道
q2
＋
调节通道
W oμ
W m
调节量
W oλ
λ
+
+
e mμ
调节器采用比例（P）调节器，
δ
1
=
c
W；（8-7）
被调对象为有自平衡多容对象，调节通道等效传函表示为
1
)1
(n
o
o
o s
T
K
W
+
=
μ
μ
μ
（8-8）
干扰通道等效传函表示为
2
)1
(n
o
o
o s
T
K
W
+
=
λ
λ
λ
（8-9）给定值G加入单位阶跃扰动的双容对象调节系统仿真曲线如图8-6所示，从图上可以看出，随着比例带δ的增大，响应曲线振荡程度逐渐减小，系统稳定性提高，但静态偏差也逐渐加大。动画演示见光盘第八章目录下“比例调节器配双容水箱”。Matlab文件见光盘第八章目录下“BiLiXT03.mdl”。
2
)
120(1
+=
s W o μ 图8-6给定值单位阶跃扰动响应（比例调节器配接双容对象）
对方框图8-5进行等效变换，化简出给定值作为输入时的系统等效传函为：
2
22
2
222
121
121)1(111)1(11
T s T s T Ts s T Ts Ts W δδδδδδδδ+++=+++=+?
++?
= （8-10） 可看出该系统属于振荡环节，与振荡环节标准传函2
22
2n
n n
s s K W ωζωω++=比较 可得出???
??
?
?????+=+=+=
δωδζδ1
1111111T K n 同时↓↑?< 随着↑δ，↓K ，静态偏差↑∞)(e ，静态准确性指标变坏；↑ζ，系统稳定程度提高，对提高系统稳定性有利；↓n ω，振荡频率↓f ，响应曲线振荡周期加大（调节时间加长）。 通过上面分析，可以得出比例调节作用的优点：动作方向始终正确，且加大比例带δ对提高系统的稳定性有利（多容对象）；缺点：存在静态偏差，且静差与比例带成正比。因为现场对象多数是多容对象，所以，当调节比例带时，其对系统稳定性和准确性的影响正好相反。 2. 积分（I ）调节规律 比例调节的最大缺点是存在静态偏差，要想静差为0，比例带就要选择的非常小，而这会使系统的稳定性大大降低，这是我们不希望的。积分调节器就是前面研究过的积分环节，输入信号是误差e ，输出信号是阀门开度μ。表达式如下 ?= edt T i 1 μ，此式表明调节阀的开度变化与误差对时间的积分成正比。只有当误差为0时，调节阀开度才能保持不变。 传递函数为s T W i I 1 = （8-12） i T ——积分时间常数，i T 越小输出的变化就越快，称为积分作用越强。 所以，采用积分调节器可以消除被调量的静态偏差，这是积分调节规律的主要特点，也是它的优点。 对于如图8-5所示的单回路调节系统，调节器采用积分调节器，传函为 s T W i c 1 =，对象采用有自平衡 单容对象，调节通道传函表示为 1 + = s T K W o o o μ μ μ ；选择给定值G作为输入，被调量y作为输出，构成的负反馈回路如图8-7所示，系统传递函数为 图8-7 积分调节系统方框图（配接有自平衡单容对象） μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ o i o o o i o o i o i o o o i o o i T T K s T s T T K K s T s T T K s T K s T s T K s T W + + = + + = + ? + + ? = 1 1 1 1 1 1 2 2 （8-13） 与二阶系统的标准传函 2 22 n n s s K W ω ζω+ + =比较，列出联立方程组 ? ? ? ? ? ? ? ? ? = = = μ μ μ μ μ ζω ω ω o n o i o n o i o n T T T K T T K K 1 2 2 2 （8-14）解之得 ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? = = = μ μ μ μ ζ ω o o i o i o n T K T T T K K 2 1 1 2（8-15） 由上式可知，1 = K与其它变量无关，对于给定值为幅值为 x的阶跃扰动， ) (x Kx y= = ∞，静态偏差0 ) ( ) ( = - = ∞ - = ∞x x y G e。分析得出积分作用的优点：可以消除静态偏差。 比例作用配接有自平衡的单容对象构成的系统总是稳定的，而采用积分作用当1 2 1 < = μ μ ζ o o i T K T 时，系统响应则为衰减振荡，说明引入积分作用降低了系统的稳定性，造成振荡。ζ的大小与积分时间i T 成正比，即 i T减小，ζ减小，系统稳定性下降，振荡加剧。 积分调节器配接单容水箱的演示文件见光盘第八章目录下“积分调节器”（使用时先选择“水位升高”或“水位降低”按钮后再选择绿色的“播放”按钮。 对于积分作用来说，只要存在误差，积分环节的输出就会一直朝某方向变化，这种变化作用在对象的输入端（调节作用），目的是消除误差。例如单容水箱当G h>时，偏差0 ) (< -h G e，数值为负，所以积分调节器输出减小，进而关小调节阀门减小流入量。G h<水位偏低会加大流入量。但这种调节只以水 位是否等于给定值作为调节目标，而不是以流入流出量平衡作为调节目标。假设给定值G 不变，对象受到流出侧扰动，水位响应曲线如图8-11所示，在20t t →时刻，G h >，0 通过分析可以得出积分作用的缺点：过程中容易产生过调，引起被调量反复振荡，系统稳定性下降。积分时间越小其积分作用越强，输出的变化越快，过调就越严重，系统的振荡就越剧烈。单容有自平衡水箱配接积分调节器给定值单位阶跃扰动的水位仿真曲线如图8-8所示。可以看出，i T ↓时，动差↑（σ↑， m y ↑），稳定性↓（?↓）；i T ↑时，动差↓（σ↓，m y ↓），稳定性↑（?↑）。i T 对稳定性和动差的 影响正好相反。但i T 也不是越大越好。（a ）、（b ）图比较可知，i T 过大，系统的响应迟缓，调节时间s t 加大，快速性指标变坏。说明选择积分调节器的参数既要能很快地消除误差（i T 尽量小，以缩短s t ），又要尽量使系统稳定（i T 尽量大）。因为积分调节会造成振荡现象，使得积分作用在实际系统中一般不单独使用，需要和比例配接，构成比例积分（PI ）调节，调节器采用P 、I 、PI 规律的仿真曲线如图8-9所示。可以看出，单纯的P 作用稳定性最好，但存在静态偏差；单纯的I 作用可以消除静差，但动差最大，稳定性最差；采用PI ，既消除了静差（和P 比），又提高了稳定性（和I 比）。图8-8（a ）图Matlab 文件见光盘第八章目录下“JiFenXT01.mdl ”，（b ）图Matlab 文件见光盘第八章目录下“JiFenXT02.mdl ”。图8-9 Matlab 文件见光盘第八章目录下“JiFenXT03.mdl ”。 （a ）i T 较小 （b ）i T 过大 图8-8 I 调节器配接单容对象1 201 += s W o μ（G 单位阶跃扰动） 1 201 ,1,5.0+= ==s W T o i μδ 图 8-9 P 、I 、PI 效果比较（G 单位阶跃扰动） 3. 微分（D ）调节规律 比例及积分两种调节规律的输出μ?均只与被调量误差的大小及正负有关，而不考虑误差的变化速度。只有微分调节规律的输出是与误差的变化速度成正比，即dt e d T D ?=?μ 传递函数表示为s T W D D = （8-16） D T ——微分时间，D T 越大，微分作用越强。 当调节对象的主容积中一旦出现流入量与流出量不平衡时，立刻就有一个与此不平衡流量成正比的被调量变化速度出现。而此瞬时后被调量才能逐渐发生变化，在一小段时间内，因被调量的偏离还很小，比例、积分调节器的输出均很小。按式8-16，微分调节作用接受被调量偏差变化速度 dt e d ?为输入信号，输出信号立即去改变调节阀的开度，迅速减小流量差，有效地抑制了被调量的变化幅度（即使被调量的动态偏差大为减小）。这是微分调节规律的主要优点，且对于惯性和容量迟延大的对象尤为有利。 当扰动出现后，被调量误差变化速度 dt e d ?超前于误差 e ?信号，使得微分作用较之比例积分作用提前，故将微分作用称为超前调节。 微分作用虽然有超前调节作用，但在反馈调节中不能单独使用，主要原因有： （1）调节过程结束后，被调量误差变化速度为零，这时不论被调量与给定值的稳态误差有多大，调节器都不动作，显然不能满足生产过程的要求。 （2）如果调节对象只受到很小的扰动，则被调量以调节器不能察觉到的微小速度“爬行”，这种微小速度又不能象误差那样可以叠加起来由小变大，所以微分调节器不会动作，但经过一段时间后，被调量的误差却可以积累到相当大的数值得不到纠正，这也是生产上不能允许的。 所以，微分调节规律在反馈调节中只能起辅助调节作用（必须与比例P 配合）。但在前馈（开环）调节中，常用微分器获得超前的调节信号，使调节阀提前动作，以改善调节品质。例如炉膛负压调节系统中，被调量是炉膛负压f p ，调节量是引风量G 。送风量V 是一种主要的外扰，引入送风量V 的微分前馈信号，可以明显改善调节效果。 有自平衡双容对象配接比例微分调节规律的调节系统，当给定值发生单位阶跃扰动时，仿真曲线如图8-10所示，从图上可以看出，当比例带δ相同时，引入微分作用可以在静态偏差相同的情况下，减小动态偏差，改善系统性能。Matlab 文件见光盘第八章目录下”BILIWeiFenXT01.mdl ”。 2 ) 120(1 ),1(1 += += s W s T W o d PD μδ 图8-10 PD 调节规律（G 单位阶跃扰动） 图8-11列出了采用PID 调节器的水箱系统受到负荷λ扰动时的调节器动作规律曲线，从图上可以看出，P 调节器输出与偏差成正比，目的是减小偏差；I 调节器的输出与偏差的正负有关，目的是消除偏差；D 调节器输出与偏差的变化速度有关，目的是减小流入流出量差值，减小动态偏差。 二、对象特性对调节质量的影响 调节系统过渡过程的性能指标用稳定性（衰减率?或衰减比n ）、准确性（动态偏差)(σm y 和静态偏差)(∞e ）、快速性（调节时间s t 和峰值时间P t ）来表示。作为被调对象（以有自平衡为例），引起被调量变化的因素可分为干扰作用和调节作用，它们到输出量（被调量）的信号联系称为调节通道（s n o o o e s T K W τμμμ-+= ) 1(）和干扰通道（s n o o o e s T K W τλλλ-+=) 1(），描述通道特性的特征参数是放大系数K 、时间常数T c （T ）和迟延时间τ（n ），通道的特征参数变化会对调节系统的调节质量产生相应的影响。 1. 干扰通道的特征参数对调节质量的影响 (1) 放大系数λo K 对调节质量的影响 在图8-5所示的单回路调节系统方框图中，设调节器为P 调节规律，传函P c K W == δ 1 ，干扰通道和 调节通道的放大系数为λo K 、μo K ，测量变送器、执行器、调节机构等效为比例环节，W ＝1。选择干扰信号λ作为输入，被调量y 作为输出，可求出调节系统闭环传递函数为 ) ()(1) ()()(s W s W s W s s Y o c o μλλ+= （8-17） 在单位阶跃扰动下，按照终值定理，可求出系统的稳态值 μ λ μλo P o o c o s K K K s s W s W s W s y +=+=∞→11)()(1)(lim )(0 （8-18） 式8-18说明，干扰通道的放大系数λo K 越大，在扰动作用下系统的动态偏差、静态偏差（稳态偏差）越大；如果多个扰动同时存在，则它们对动态偏差、静态偏差的影响取决于各扰动通道的放大系数。图8-12列出了干扰通道的放大系数λo K 分别为1、2、3时的仿真曲线，可以看出系统的动态偏差、静态偏差随着λo K 的增大而增大，而稳定性指标（?或n ）、快速性指标（s t 和P t ）不变。因此干扰通道放大系数越小越好，这样可以减小动差、静差，提高调节精度。 图8-12 干扰通道λo K 不同时的仿真曲线（λ扰动） (2) 时间常数λo T 和阶次n 对调节质量的影响 设图8-5中干扰通道放大系数λo K ＝1，且干扰通道为一阶惯性环节，则1 1 +=s T W o o λλ，则被调量对 扰动的传递函数可表示为 ) 1)(1(1)()(111 )()(1)()()(s T W W s W s W s T s W s W s W s s Y o o c o c o o c o λμμλμλλ++= ++=+= （8-19） 式中 λo T ——干扰通道的时间常数 在单位阶跃扰动下，按照终值定理，可求出系统的稳态值 μ μλμλo P T s T s K K s W s W s T s s W s W s W s y += ++=+=∞→→11)()(111 lim 1)()(1)(lim )(00000 （8-20） 式8-20说明，干扰通道的时间常数不影响系统的静态偏差。 图8-13列出了干扰通道的时间常数λo T 分别为20、40、80时的仿真曲线，可以看出随着干扰通道时间常数λo T 的增大，系统的稳定性（?）提高，动态偏差（σ、m y ）减小，静态偏差保持不变。 图8-13 干扰通道λo T 不同时的仿真曲线（λ扰动） 若干扰通道为高阶惯性环节，即n s T s W )1(1 )(λ+= 时，当n ＝1、2、3时的仿真曲线如图8-14所示， 从图上可以看出，系统的动态偏差随着n 的增大而减小。 图8-14干扰通道阶次n 不同时的仿真曲线（λ扰动） (3) 迟延时间τ对调节质量的影响 当干扰通道存在迟延τ时，相当于该通道又串联了一个纯迟延环节，这时系统的传递函数可表示为 s o c o e s W s W s W s s Y τμλλ-+=) ()(1) ()()( （8-21） s o c o e s s W s W s W s Y τμλλ-+= )() ()(1) ()( （8-22） 按照迟延定理：)()(1τ-=t y t y （8-23） 式中 )(1t y ——无迟延时间的被调量。 )(1τ-t y ——)(1t y 平移了迟延时间τ时的被调量。 由式8-23可知，干扰通道迟延时间τ的存在仅使被调量在时间轴上平移了一个τ值，即调节系统的过渡过程增加了一个τ时间，但系统的调节质量不受影响，稳定性、准确性、快速性指标不变。图8-15列出了干扰通道存在迟延时间τ时的仿真曲线，可以看出系统的被调量)(t y 是)(1t y 平移了迟延时间τ。但调 节通道存在纯迟延时，系统稳定性将变得很差，严重时出现剧烈振荡。 图8-15 干扰通道存在纯迟延时G 扰动仿真曲线 2. 调节通道的特征参数对调节质量的影响 (1) 放大系数μo K 对调节质量的影响 在图8-5所示的单回路调节系统方框图中，选择λ为输入，被调量y 为输出，式8-17已得出系统传函为 ) ()(1) ()()(s W s W s W s s Y o c o μλλ+=，式8-18已得出单位阶跃扰动下，系统稳态值为μ λ μλo P o o c o s K K K s s W s W s W s y +=+=∞→11)()(1)(lim )(0 上式说明，调节通道的放大系数μo K 越大，在扰动λ作用下系统的静态偏差就越小。调节器参数P K 保持不变，μo K 分别等于1、2、3时的λ扰动仿真曲线如图8-16所示，可以看出随着调节通道放大系数μ o K 的增大，动态偏差、静态偏差减小，但稳定性下降。 调节器的正反作用 当PV>SV，MV需要开大时为正作用；反之为反作用； 以上判断是在假设阀门特性后进行的，假设阀门为气开阀或电开阀（正作用），调节器的正反作用由被控对象、负反馈即可判断： 当PV>SV时，MV需开大可知被控对象为负，调节器为正，构成负反馈； 当PV>SV时，MV需关小可知被控对象为正，调节器为负，构成负反馈。 实际完整的判断方法为： 当PV>SV时 调节器 阀门需开大阀门需关小 气、电开阀正作用反作用 气、电关阀反作用正作用 调节器的正反作用设置原理： 实际上，调节器的正反作用通常根据PID控制的闭环回路负反馈的原则设置。 检测仪表×被控对象×调节器×调节阀= 负反馈 （1）现场各种检测仪表一般都认为是正作用的；（不考虑其正反作用） （2）气动调节阀门的正反特性由阀门定位器、执行机构的特性共同组成。 ①定位器的正反作用（不考虑其正反作用） 输入信号4mA时输出气压最小，输入信号是20mA时输出气压最大，正作用；反之则为反作用。 从理论上说，智能电气阀门定位器可以调校为正作用或者反作用，但是我们在做回路分析时，我们只是以阀门的特性为研究对象，即根据回路特性确定阀门为正作用或者反作用，如果阀门定位器选择反作用，那么也就意味着阀门的执行机构和阀门结构正反作用要调整，也就是说，阀门从结构上做不到气源故障安全位置。所以说，从实践执行的角度来讲，阀门定位器几乎可以认为永远的正作用，除非使用场合有非常特殊的要求。 ②执行机构的正反作用（需要考虑）： 气源压力由小变大时，阀门由关到开为正作用，反之为反作用。 气开、电开为正；气关、电关为负。 （3）被控对象正反作用（需要考虑）： 当阀门增大时，被控对象也增加为正作用，反之为反作用。 简化后： DCS单回路的调节器的正反作用判定： 被控对象×调节器×调节阀= 负反馈 DCS串级回路副回路的调节器的正反作用判定： 副控对象×调节器×调节阀= 负反馈 DCS串级回路主回路的调节器的正反作用判定： 主控对象×副控对象×调节器= 负反馈 调节规律与调节控制回路 1、在自动调节控制回路中比例（P）、积分（I）、微分（D）各起 什么作用？ 比例调节器依据“偏差的大小”来动作，它的输出与输入偏差的大小成比例。比例调节及时、有力，但有余差。它用比例度δ来表示其作用的强弱，δ愈小，调节作用愈强，比例作用太强时，会引起振荡。 积分调节依据“偏差是否存在”来动作，它的输出与偏差对时间的积分成比例，只有当余差消失时，积分作用才会停止，其作用是消除余差。但积分作用使最大动偏差增大，延长了调节时间。它用积分时间T来表示其作用的强弱，T愈小，积分作用愈强，但积分作用太强时，也会引起振荡。 微分调节依据“偏差变化速度”来动作，它的输出与输入偏差变化的速度成比例，其效果是阻止被调参数的一切变化，有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。它使调节过程偏差减小，时间缩短，余差也减小（但不能消除）。它用微分时间T d 来表示其作用的强弱，T d大，作用强，但T d太大，也会引起振荡。 2、比例（P）、比例积分（PI）、比例积分微分（PID）调节规律的 适用场合？ 比例（P）调节规律适用于负荷变化较小，纯滞后不太大而工 艺要求不高又允许有余差的调节系统。 比例积分（PI）调节规律适用于对象调节通道时间常数较小，系统负荷变化较大（需要消除干扰引起的余差）、纯滞后不大（时间常数不是太大）而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统。 比例积分微分（PID）调节规律适用于容量滞后较大，纯滞后不太大，不允许有余差的对象。 3、微分（D）调节规律的作用? 由于微分（D）调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用可以：克服调节对象的惯性滞后（时间常数T）、容量滞后（τc）； 但微分作用不能克服调节对象的纯滞后τ0，因为在τ0时间内，被调参数的变化速度为零。 4、压力、流量的调节为何不选用微分调节？而温度、成分调节多 采用微分调节？ 对于压力、流量等被调参数来说，对象调节通道时间常数T0较小，而负荷又变化较快，这时微分作用和积分作用都要引起振荡，对调节质量影响很大，故不采用微分调节规律。 而对于温度、成分等测量通道和调节通道的时间常数较大的系统来说，采用微分规律这种超前作用能够收到较好的效果。 第八章 调节器调节规律及其对过程影响 第一节 自动调节器典型调节规律及调节过程分析 调节器的基本调节规律是模拟运行人员的基本操作，是运行人员调节动作精华的总结。选择合适的调节器动作规律是热工自动人员的职责范畴，但运行人员如果能理解各种动作的调节过程，就能够使用好相应的自动调节系统。 自动调节的目的是要及时准确地进行调节，前面我们已经讲到基本环节由比例、积分、惯性、微分、迟延组成。因为惯性、迟延环节不符合及时准确的要求，所以我们可考虑的就只有比例、积分、微分这三种特性了（积分、微分调节规律一般不能单独使用）。自动调节器的典型动作规律按照环节特性可分为比例（P ）、比例积分（PI ）、比例微分（PD ）、比例积分微分（PID ）。 一、典型调节规律 1. 比例（P ）调节规律 比例调节作用简称为P 作用，是所有调节器必不可少的一种典型调节作用。P 作用实质上就是典型环节中的比例作用。不过这个环节一般用电子元件构成的电路来实现，其输入输出都是电信号。 比例环节的传递函数P K W =，P K 称为比例环节的比例放大系数；而在比例（P ）调节作用中，传递函数习惯上表示成δ 1 =P W ， （8-1） 式中 P K 1 = δ——调节器的比例带（比例度），δ越大，比例作用越弱。 下面以如图8-1所示的采用浮子式比例调节器的水位调节系统为例，说明比例调节器的调节规律。该系统的被调对象是有自平衡能力的单容水箱；浮子起到检测器的作用，用于感受水位的变化；比例调节器就是杠杆本身，杠杆以O 点为支点可以顺时针或逆时针转动。给定值的大小与给定值连杆的长短有关；选择流入侧阀门作为调节阀，由调节器来控制它的开度变化。当某种扰动使水位升高时（说明此时流入量1q ＞流出量2q ），浮子随之升高，通过杠杆作用使阀门芯下移，关小调节阀，流入量1q 减小直至等于流出量 2q 。反之，当某种扰动使水位降低时（说明此时流入量1q ＜流出量2q ，浮子随之降低，通过杠杆作用使阀门芯上移，开大调节阀，流入量1q 加大直至等于流出量2q 。这样，就可以自动地把水位H 维持在某个 高度附近，完成水位的自动调节。↓↑?μh ，↑↓?μh ，动作方向始终正确，朝着减小被调量波动的方向努力。比例调节器的动画演示见光盘第八章目录下”比例调节器流出侧扰动(阶跃减少)”和“比例调节 图示中连杆长度为L ，水位如图8-1所示。假设在目前调节阀门开度μ下流入流出正好平衡，水位稳定不变。此时，将给定值连杆变短后重新装入，由于连杆变短，水位还是原数值没有变化，所以调节器杠杆右侧下降左端升高，调节阀门开度阶跃开大，使流入量1q 阶跃增加，21q q >，进而引起水位H 上升，水位上升的同时，调节杠杆右侧又不断回升，杠杆左端下移，调节阀开度不断关小，使1q 减小，当21q q =时，水位处于新的平衡状态。这个新的水位高于原来的水位，所以给定值连杆长度变短相当于给定值的增 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。 为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 PID是比例,积分,微分的缩写.比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI 调节器或PID调节器。微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器 智能调节器特性实验 一、实验目的 1、了解智能工业调节器的功能和特性,学习调节器的正确使用方法。 2、了解调节器的PID调节规律及其实现方法. 3、掌握调节器比例度、积分时间、微分时间的校验方法 4、了解控制参数自整定的方法。 5、了解控制参数整定在整个系统中的重要性 二、实验原理 （一）PID控制的原理和特点 在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID 控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 积分（I）控制 在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）控制 在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 （二）PID控制器的参数整定 PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲 3000KW 及以上大管轮、轮机长、轮机自动化光盘题 第一章 第三节 调节规律347题(共计3节) 考点1 辅锅炉浮子式水位控制系统是按双位作用规律工作的，通常也简称为位式作用规律，这种作用规律的特点是，调节器只有两个输出状态，它不能使被控量稳定在某个值上。当被控量下降到下限值时，调节器的输出接通电机电源使电机转动，或令电磁阀通电使阀门全开。当被控量达到上限值时，调节器动作使电机断电停转，或电磁阀断电阀门全关。当被控量在上、下限之间变化时，调节器输出状态不变。 考点2 压力开关也叫压力调节器，属于位式作用规律，可用于辅锅炉蒸汽压力的双位控制。 现已YT-1226型压力调节器为例，调整给定弹簧的预紧力，可调整触点动作的下限压力值，用P x 表示。调整幅差弹簧的预紧力，即可调整触点动作的压力上限值，用P z 表示。ΔP ＝P z －P x 称为幅差。输入压力信号P 入的下限值是通过人工调整给定弹簧的预紧力调整的，要确定压力的上限值，只需求出幅差即可。 螺钉14有一红色标记，在它旁边的圆柱面上有0～10挡刻度。红色标记对准0挡，其ΔP ＝0.07 MPa ；红色标记对准10挡，其ΔP ＝0.25 M P a 红色标记对准不同档时，其ΔP 的计算公式为 10)07.025.0(07.0X Z X P P P ?-+=-=? 式中：X 是设定的挡数，各数值的单位均为 MPa 。这样，在压力的上限值P z 、压力的下限值P x 及所设定的挡数X 这三个变量中，知道任意中的两个，就可以求出第三个。 考点3 比例作用规律是指调节器的输出量P （调节阀开度的变化量）与输入量e （被控量的偏差值）成比例变化，其输出与输入之间的函数关系为 P （t ）＝K ·e （t ） 式中：K 是比例调节器的放大倍数。放大倍数K 大，在输入相同偏差e （t ）信号时，调节器输出量P （t ）大，也就是调节器指挥调节阀开度的变化量大，我们就说它的比例作用强；反之，K 小，其比例作用弱。用比例作用规律制成的调节器，称为比例调节器。 比例作用规律的优点是，调节阀的开度能较及时地反映控制对象负荷的大小。负荷变化大，偏差e （t ）就大，调节阀开度会成比例变化，对被控量控制比较及时。比例作用规律存在的缺点也是明显的。当控制对象受到扰动后，在比例调节器的控制作用下，被控量不能完全回到给定值上来，只能恢复到给定值附近。被控量的稳态值与给定值之间必定存在一个较小的静态偏差，这是比例作用存在的固有的、不可克服的缺点。 比例控制系统虽然存在静态偏差，但这个偏差值是不大的，与有自平衡能力的控制对象受到扰动后，被控量自行稳定在新稳态值上的变化量相比较要小得多，动态过程进行也要快得多。因此，对被控量稳态精度要求不是很高控制系统中，采用结构比较简单的比例调节器是较为普遍的。 考点4 比例带PB 或比例度δ，是指调节器的相对输入量与相对输出量之比的百分数，即 %100%100%100//)(max max max max ?=???=??=K R P e X P P P X e PB δ 式中：e 是被控量的变化量（偏差值），ΔX max 是被控量允许变化的最大范围，叫全量程。被控量的变化量 与全量程的比值e /ΔX max 是调节器的相对输入量；P 是调节阀开度的变化量；P max 是调节阀开度的最大变化 量，即调节阀从全关到全开或全开到全关叫全行程，调节阀开度变化量与全行程的比值P /P max 是调节器的相对输出量。R ＝P max /ΔX max 叫量程系数，在单元组合仪表中，R ＝1。这样，%1001?=K PB ，显然，比例 带PB 与放大倍数成反比。 比例带PB 的物理意义可以这样来理解，假定调节器指挥调节阀开度变化全行程（从全关到全开或从全开到全关），需要被控量的变化量占全量程的百分数就是比例带。换句话说，控制系统受到扰动后，被控量要离开给定值出现偏差，调节器将使调节阀的开度成比例地变化。偏差越大，调节阀开度的变化量越大，当偏差大到使调节器控制调节阀开度变化全行程时，该偏差占全量程的百分数就是比例带。例 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）控制 在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）控制 在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 5、PID控制器的参数整定 PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。 PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小。 PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s 压力P: P=30~70%,T=24~180s, 液位L: P=20~80%,T=60~300s, 流量L: P=40~100%,T=6~60s。 调节器调调节规律的选择 目前,工业上常用的主要有P、I、D三种调节规律组合而成。调节器的选型应根据调节系统的特性和工艺要求。 比例调节器的特点是：调节器的输出与偏差成比例，阀门位置与偏差之间有对应关系。当负荷变化时，克服干扰能力强，过渡过程时间短，过程终了存在余差。负荷变化愈大，余差愈大。 它适用于调节通道滞后较小，负荷变化不大，工艺参数只要求在一个范围内变化的系统。如中间贮罐的液位、精馏塔塔釜液位，以及不太重要的蒸汽压力等。 比例积分调节器的特点是：积分作用使调节器的输出与偏差的积分成比例。积分作用使过渡过程结束时无余差，但稳定性降低。虽然加大比例度可以提高稳定性，但超调量和振荡周期都增大，回复时间也加长。 比例积分调节器适用于调通道滞后较小，负荷变化不大，工艺参数不允许有余差的系统。例如流量、压力和要求严格的液位调节系统，都采用比例积分调节器。这是使用最多，应用最广的调节器。 比例积分微分调节器的特点是：微分作用使调节器的输出与偏差变化速度成比例。它对克服容量滞后有显著效果。在比例的基础上加入微分作用则增加稳定性。再加上积分作用可以消除余差。对于滞后很小的对象，应避免引入微分作用，否则会导致系统的不稳定。 PID三作用调节器用于容量滞后较大的对象（如温度对象），负荷变化大的系统可获得满意的调节质量。 调节参数的工程整定 调节系统的过渡过程，与调节对象的特性、干扰形式和大小、调节方案的确定以及调节参数的整定有着密切的关系。对象特性和干扰情况是受工艺操作和设备特性限制的。在确定调节方案时，只能尽量设计合理，并不能任意改变它。一旦方案确定之后，对象各通道的特性就已成定居。这时调节系统的调节质量只取决于调节器参数的整定了。所谓调节器参数的整定，就是求取最好的过渡过程中调节器的比例度δ、积分时间T1、微分时间T D具体数值的工作。 整定调节器参数的方法，至今已有几十种，可分两大类。一类是理论计算整定法。如反应曲线法、频率特性法、根轨迹法等。这些方法都要获得对象的动态特性。由于化工对象特性复杂，其理论推导和实验测定都比较困难；有的不能得到完全符合实际对象特性的资料；有的方法繁琐，计算麻烦；有的采用近似方法忽略了一些因素。因此，最后所得数据可靠性不高，还需要拿到现场去修改。因而在工程上多不采用。 另一类是工程整定的方法。就是避开对象特性曲线和数学描述，直接在调节系统中进行整定。其方法简单，计算简便，容易掌握。当然，这是近似的方法，所得调节器的参数不一定是最佳参数。但是相当实用，可以解决一般实际问题。 一、经验凑试法 此法是根据经验先将调节器参数放在一个数值上，直接在闭合调节系统中，通过改变给定值施加干扰，在记录仪上看过渡过程曲线。 实验六 PID调节器的作用及其参数对系统 调节质量的影响 一.实验目的: 1.了解和观测PID基本控制规律的作用，对系统动态特性和稳态特性及稳 定性的影响。 2.验证调节器各参数(Kc，Ti，Td), 在调节系统中的功能和对调节质量的 影响。 二. 实验内容: 1.分别对系统采取比例(P)、比例微分(PD)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID) 控制规律，通过观察系统的响应曲线，分析系统各性能的变化情况。 1.观测定值调节系统（扰动作用时）在各调节规律下的响应曲线。 2.观测调节器参数变化对定值调节系统瞬态响应性能指标的影响。 三. 实验原理: 参考输入量（给定值）作用时，系统连接如图（6-1）所示: 图（6-1） 扰动信号作用时，系统连接如图（6-2）所示： 图（6-2） 四. 实验步骤: 利用MATLAB中的Simulink仿真软件。 l. 参考实验一，建立如图(6-1)所示的实验原理图； 2. 将鼠标移到原理图中的PID模块进行双击，出现参数设定对话框，将PID 控制器的积分增益和微分增益改为0，使其具有比例调节功能，对系统进行纯比例控制。 3. 单击工具栏中的图标，开始仿真，观测系统的响应曲线，分析系统性 能；调整比例增益，观察响应曲线的变化，分析系统性能的变化。 4. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例微分控制，观测系统的响应曲线， 分析比例微分控制的作用。 5. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例积分控制，观测系统的响应曲线， 分析比例积分控制的作用。 6. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例积分微分控制，观测系统的响应曲 线，分析比例积分微分控制的作用。 7. 参照实验一的步骤，绘出如图(6-2)所示的方块图; 8. 将PID控制器的积分增益和微分增益改为0，对系统进行纯比例控制。不断 修改比例增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=4，记下此时的比例增益值。 9. 修改比例增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2，记下此时的比例 增益值。 10. 修改比例增益，使系统输出呈临界振荡波形,记下此时的比例增益值。 11. 将PID控制器的比例、积分增益进行修改，对系统进行比例积分控制。不断 线性调节器可以分为有限时间调节器和无限时间调节器两类。 有限时间调节器指控制过程结束时间τ为有限值时的线性调节器。它的调节规律的表达式为 u*（t）＝-R-1BTP（t）x（t） 式中R-1为逆矩阵，而 P（t）可由求解如下形式的黎卡提矩阵微分方程来确定： 有限时间调节器作用相当于一个线性状态反馈。其特点是不管被控对象是时变的还是定常的，调节器必定是时变的。下图为有限时间线性调节器和整个最优调节系统的框图。 无限时间调节器控制作用结束时间τ为无穷大时的线性调节器。只有在被控对象为完全能控（见能控性）的条件下，无限时间调节器才能使系统的偏离运动最终回复到原平衡状态。这类调节器问题的性能指标中的第一项必定是零，因此常可将其删去。无限时间调节器的调节规律的表达式是 u*（t）＝－ R-1BTPx（t） 式中P由求解下列黎卡提矩阵代数方程来定出： PA＋ATP－PBR-1BTP＋Q＝0 无限时间调节器也是由线性状态反馈构成的。与有限时间调节器不同，无限时间调节器当被控对象为定常时也一定是定常的。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 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Ti的定义:在阶跃偏差作用下,调节器输出达到比例输出的两倍所经历的时间,就是积分时间Ti. 比例积分调节器在投用前,需对比例度和积分时间进行校验.一般是将比例度置于100%的刻度上,然后对调节器输入一个幅值为A的阶跃偏差,测出调节器的输出跳变值,同时按秒表记时,待到积分输出与比例输出相同时,所经历的时间就是积分时间. 一个比例积分调节可以看成是粗调的比例作用和细调的积分作用的组合. 在比例控制系统引入积分作用的优点是能够消除余差,但降低了系统稳定性.若要保证系统原有的衰减比,必须加大调节器的比例度.如果余差不是系统的主要的控制指标,就没有必要引入积分作用.在过程的容量滞后大,时间常数大,或负荷变化大,由于积分作用较为迟缓,系统的工艺指标不易满足要求时,才考虑调节器正反作用
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